bài giảng thiết kế cơ sở dữ k liệu chương 3 phương pháp chuẩn hóa lược đồ csdl - gv. dương khai phong

ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN http://sites.google.com/site/khaiphong Số tiết lý thuyết: 45 tiết Số tiết thực hành: 30 tiết GVHD: Dương Khai Phong – Email khaiphong@gmail.com http://sites.google.com/site/khaiphong  Nội dung môn học:  Chương 1: Giới thiệu tổng quan  Chương 2: Mơ hình liệu phụ thuộc liệu  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa Lược đồ CSDL  Chương 4: Lý thuyết đồ thị quan hệ  Chương 5: Thiết kế CSDL mức vật lý http://sites.google.com/site/khaiphong  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa lược đồ CSDL Giới thiệu dạng chuẩn Phân loại dạng chuẩn Phương pháp chuẩn hóa Bài tập chuẩn hóa  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Giới thiệu dạng chuẩn Xét toán 1: Cho thể quan hệ sau MASV TEN KHOA 9912 Nguyen Thu Cong nghe thong tin 9903 Chọn lược đồ? HO Nguyen A MASV 9912 9912 9912 9903 HO Nguyen Nguyen Nguyen Nguyen TEN Thu Thu Thu A MASV 9912 9903 MAMH THDC CSDL TRR XSTK HO Nguyen Nguyen Kinh te TÊN_MH Tin hoc dai cuong Co so du lieu Toan roi rac Xac suat thong ke DIEM KHOA Cong nghe thong tin Cong nghe thong tin Cong nghe thong tin Kinh te TÊN_MH Tin hoc dai cuong Co so du lieu Toan roi rac Xac suat thong ke DIEM TEN Thu A TÊN_MH Tin hoc dai cuong Co so du lieu Toan roi rac Xac suat thong ke MAKHOA CNTT KT MAKHOA CNTT CNTT CNTT KT KHOA Cong nghe thong tin Kinh te MASV 9912 9912 9912 9903 MAMH CNTT CNTT CNTT KT DIEM  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Giới thiệu dạng chuẩn Nhận xét tốn 1:  Sự trùng lắp thơng tin: tăng không gian lưu trữ  thông tin bị mâu thuẫn cập nhật CSDL  Chi phí kiểm tra ràng buộc tồn vẹn  Bảo tồn thơng tin  Bảo toàn qui tắc quản lý tức bảo toàn phụ thuộc hàm  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Giới thiệu dạng chuẩn Xét toán 2: Cho thể quan hệ quản lý học tập sinh viên QLHT(MsSV, Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop, TenLop, MsMH, TenMH, Diem) F = { f1:MsSV  Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop; f2: MsLop  TenLop; f3: MsMH  TenMH; f4: TenMH  MsMH; f5: MsSV, MsMH  Diem }  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Giới thiệu dạng chuẩn Xét toán 2: Cho thể quan hệ quản lý học tập sinh viên QLHT(MsSV, Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop, TenLop, MsMH, TenMH, Diem) F = { f1:MsSV  Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop; f2: MsLop  TenLop; f3: MsMH  TenMH; f4: TenMH  MsMH; f5: MsSV, MsMH  Diem }  Sửa đổi: Giả sử có sv thay đổi địa  duyệt tồn quan hệ để tìm sửa địa liên quan đến sv  thông tin không quán  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Giới thiệu dạng chuẩn Xét toán 2: Cho thể quan hệ quản lý học tập sinh viên QLHT(MsSV, Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop, TenLop, MsMH, TenMH, Diem) F = { f1:MsSV  Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop; f2: MsLop  TenLop; f3: MsMH  TenMH; f4: TenMH  MsMH; f5: MsSV, MsMH  Diem }  Xóa: Giả sử sv có mã số 1108 đăng ký học môn CSDL  xóa kết điểm mơn  xóa thông tin sv  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Giới thiệu dạng chuẩn Xét toán 2: Cho thể quan hệ quản lý học tập sinh viên QLHT(MsSV, Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop, TenLop, MsMH, TenMH, Diem) F = { f1:MsSV  Ten, NS, Phai, ĐC, MsLop; f2: MsLop  TenLop; f3: MsMH  TenMH; f4: TenMH  MsMH; f5: MsSV, MsMH  Diem }  Thêm: khóa quan hệ {MsSV, MsMH} {MsSV, TenMH}  thêm sv vào quan hệ sv chưa đăng ký học mơn  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phân loại dạng chuẩn DC1 Dạng chuẩn (DC1) DC2  Khái niệm: Một lược đồ Q đạt DC1 toàn thuộc tính mang giá trị đơn  Nhận xét: xét DC, xem DC xét đạt DC1 DC3 BCK DC4 * Tips: Giá trị đơn giá trị kết hợp nhiều thơng tin có ý nghĩa khác Ví dụ: giá trị thuộc tính Bằng cấp: {“Thạc sĩ”,”ĐH CNTT”}: thuộc tính mang giá trị kép {“Thạc sĩ}: thuộc tính mang giá trị đơn 10  Chương 2: Mơ hình liệu – Phụ thuộc liệu http://sites.google.com/site/khaiphong Xác định dạng chuẩn cao Q? 3) Q(ABCD) F = {CDB ; AC ; BACD } Giải: B1: tìm tập khóa N = {},M= {ABCD} (Kẻ bảng xác định tập khóa)  Tập khóa: {B}, {A,D}, {C,D} B2: xác định Q đạt BC? (tức pth có VT chứa khóa) - Xét pth CDB: có VT chứa khóa - Xét pth AC: có VT khơng chứa khóa  Q khơng đạt BC B3: xác định Q đạt DC3? (tức pth có VT siêu khóa VP có thuộc tính khóa) - Xét pth CDB: vừa có VT khóa vừa có VP có thuộc tính khóa - Xét pth AC: VP có thuộc tính khóa - Xét pth BACD: VT khóa  Q đạt DC3 Vậy dạng chuẩn cao Q DC3 28  Chương 2: Mơ hình liệu – Phụ thuộc liệu http://sites.google.com/site/khaiphong Xác định dạng chuẩn cao câu sau: 4) Q(ABCD) F = {AB ; BC ; AD ; DC} 5) Q(ABCD) F = {AB ; BC ; DB} 6) GIANGDAY(MaGV,MaMH,TenMH,TenGV,Hocvi,Heso,Mucluong,Lop) F = { MaGVTenGV ; TenGVHocvi,Heso,Mucluong ; Hocvi,HesoMucluong ; MaGV, MaMH  Lop ; Lop, MaMH  MaGV ; MaMH  TenMH} 7) Q(ABCDEGTVXYZ) F = {ABCEGDX ; GECY ; BCETD ; DVCE} 8) Q(ABCDEGRTVXYZ) F = {EDY ; BCGZD; CGB ; ABCDEGRX ; GRV ; DT} 9) Q(AIMNLTVXYZ) F = {AVIXLN ; LIXT; NLI ; MNZA} 10) Q(ABCDEMNOPXYZVW) F = {DYMNPE ; MNPYYABO; MNZO ; OV ; PABW ; ABP ; NEMP} 29  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Giới thiệu:  Xuất phát từ giai đoạn phân tích nhu cầu, ta có kết sau: • Dựa kinh nghiệm, cấu trúc CSDL ban đầu gồm quan hệ Qi phụ thuộc liệu 𝐹 𝑄𝑖 định nghĩa quan hệ 𝑛 𝐶= (< 𝑄 𝑖 , 𝐹 𝑄𝑖 >) 𝑖=1 • Hoặc có quan hệ phổ quát Q0 chứa tất thuộc tính cần lưu trữ tập phụ thuộc FQ tìm C0 = 30  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Các tiêu chuẩn q trình chuẩn hóa: CSDL kết cần đạt dạng chuẩn cao CSDL kết phải tương đương với CSDL phân tích lúc ban đầu  Cập nhật: hạn chế tối đa trùng lắp thông tin CSDL,  giảm thông tin bị mâu thuẫn sau lần cập nhật CSDL  Kiểm tra RBTV: tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra RBTV dạng phụ thuộc liệu dựa chế khố sẵn có bên Hệ Quản trị CSDL 31  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: CSDL kết phải tương đương với CSDL phân tích lúc ban đầu Bảo tồn phụ thuộc hàm Bảo tồn thơng tin Biểu diễn trọn vẹn (Vừa bảo tồn PTH vừa Bảo tồn thơng tin) 32  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: Bảo tồn phụ thuộc hàm  Quan điểm: thơng tin lưu CSDL thông tin thể thông qua phụ thuộc liệu  bảo toàn phụ thuộc hàm biến đổi  Tiêu chuẩn tương đương: 𝑛 - Giả sử, C1= 𝐶2 = {< 𝑄 𝑖 , 𝐹𝑖 >} 𝑖=1 biến đổi từ C1 - C1  C2 hai điều kiện sau thỏa: 𝑛 𝑄 𝑖 = 𝑄+ Khơng xót thuộc tính 𝐹𝑖 )+ = 𝐹 + Bảo toàn PTH 𝑖=1 𝑛 ( 𝑖=1 33  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: Bảo tồn phụ thuộc hàm  Phương pháp chứng minh bảo toàn PTH: Để Chứng minh ( Fi)+ = F+ , ta đặt: F' = (Fi) Và chứng minh:  f’ (F’ \ F ) f’  F+  f (F \ F’ ) f  F’+ 34  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: Bảo tồn thơng tin  Quan điểm: thơng tin lưu trữ CSDL ban đầu phải tìm thấy đầy đủ CSDL kết  Tiêu chuẩn tương đương: 𝑛 - Giả sử, C1= 𝐶2 = {< 𝑄 𝑖 , 𝐹𝑖 >} 𝑖=1 biến đổi từ C1 - C1  C2 hai điều kiện sau thỏa: 𝑛 𝑄 𝑖 = 𝑄+ Không xót thuộc tính 𝑖=1 (⊳⊲ 𝑄[𝑄 𝑖 + ]) = 𝑄 Bảo tồn thơng tin lưu trữ 35  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: Bảo tồn thơng tin  Phương pháp kiểm tra bảo tồn thơng tin phân rã: Cho C = {Qi} phân rã lđqh Q có tập pth FQ B1: Xây dựng bảng chiều mà cột thuộc tính Q, dịng Qi phân rã nhận Mỗi ô dòng i cột j chứa ký hiệu: a) aj Qi có chứa thuộc tính thứ j Q b) bk ngược lại (trong k số thứ tự xuất b) B2: Biến đổi bảng dựa pth có FQ theo qui tắc: Xét pth f: X  Y  FQ Chọn dòng Qi, Qj cho: Qị.x = Qj.x Nếu Qi.Y  Qj.Y thực thay Qi Qj cột Ak thuộc Y theo trường hợp sau: - Nếu ô(i,k) ô(j,k) không chứa ak  không thay đổi - Ngược lại có chứa ak thay ký hiệu ak B3: Lặp lại B2 xuất dịng chứa tồn ký hiệu a khơng cịn thay đổi giá trị ak bảng B4: Nếu xuất dịng chứa tồn ký hiệu a phân rã bảo tồn thơng tin Ngược lại phân rã khơng bảo tồn thơng tin 36  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: Bảo tồn thơng tin  Ví dụ kiểm tra bảo tồn thông tin phân rã C: Xét phân rã C = { Q1(MSCD CD) ; Q2(MSCD, HG); Q3(CD, HG, MSSV)} quan hệ Q(MSCD, MSSV, CD, HG) FQ = { f1: MSCDCD; f2: CD MSCD; f3: CD, MSSV  HG; f4: MSCD,HG  MSSV; f5: CĐ,HG  MSSV; (2 sv không đồng hạng chuyên đề) f6:MSCD,MSSV  HG} Tân từ: Mỗi chuyên đề (CD) có tên phân biệt có mã số phân biệt (MSCD) Một chuyên đề thực nhiều sinh viên hạng (HG) sinh viên chuyên đề phân biệt 37  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: Bảo tồn thơng tin  Ví dụ kiểm tra bảo tồn thông tin phân rã C: B1: lập bảng C = { Q1(MSCD CD) ; Q2(MSCD, HG); Q3(CD, HG, MSSV)} T MSCD CD MSSV HG Q1 a1 a2 b1 b2 Q2 a1 b3 b4 a4 Q3 b5 a2 a3 a4 B2: biến đổi theo pth Ta có pth: f2: CD MSCD; T MSCD CD MSSV HG Q1 a1 a2 b1 b2 Q2 a1 b3 b4 a4 Q3 b5 a1 a2 a3 a4 38  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Tiêu chuẩn tương đương: Bảo tồn thơng tin  Ví dụ kiểm tra bảo tồn thơng tin phân rã C: B1: lập bảng C = { Q1(MSCD CD) ; Q2(MSCD, HG); Q3(CD, HG, MSSV)} T MSCD CD MSSV HG Q1 a1 a2 b1 b2 Q2 a1 b3 b4 a4 Q3 b5 a2 a3 a4 B2: biến đổi theo pth Ta có pth: f2: CD MSCD; T MSCD CD MSSV HG Q1 a1 a2 b1 b2 Q2 a1 b3 b4 a4 Q3 a1 a2 a3 Dịng Q3 chứa tồn giá trị a nên phân rã C phân rã bảo tồn thơng tin a4 39  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Hai phương pháp chuẩn hóa LĐCSDL: A Phương pháp phân rã B Phương pháp tổng hợp 40  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Hai phương pháp chuẩn hóa LĐCSDL: A Phương pháp phân rã: 41 ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN http://sites.google.com/site/khaiphong 42 ... Thiết k? ?? CSDL mức vật lý http://sites.google.com/site/khaiphong  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa lược đồ CSDL Giới thiệu dạng chuẩn Phân loại dạng chuẩn Phương pháp chuẩn hóa Bài tập chuẩn hóa. .. , FQ> 30  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Các tiêu chuẩn q trình chuẩn hóa: CSDL k? ??t cần đạt dạng chuẩn cao CSDL k? ??t phải... chuẩn hóa L? ?CSDL: A Phương pháp phân rã B Phương pháp tổng hợp 40  Chương 3: Phương pháp chuẩn hóa LĐ CSDL http://sites.google.com/site/khaiphong Phương pháp chuẩn hóa  Hai phương pháp chuẩn hóa